CN116477962A - 一种预焙阳极的制备方法 - Google Patents

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刘建军
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Abstract

本申请涉及炭素阳极领域，尤其涉及一种预焙阳极的制备方法；所述制备方法包括：破碎煅后石油焦，得到骨料；对骨料进行研磨，后加入石墨化废阴极粉，得到粉料；混合骨料和粉料，得到干料；向干料中加入沥青，并进行焙烧，得到预焙阳极；其中，石墨化废阴极粉和干料的质量之比为0.05～0.2；粉料包括石墨化废阴极粉和煅后石油焦粉；利用石墨化废阴极粉替代部分煅后石油焦，同时控制石墨化废阴极粉和粉料的质量之比，利用石墨化废阴极粉的高导电性降低预焙烧阳极的电阻率，提高炭素阳极的质量，同时实现铝电解废阴极的再利用，缓解炭素阳极的优质原料不足的问题。

Description

一种预焙阳极的制备方法
技术领域
本申请涉及炭素阳极领域，尤其涉及一种预焙阳极的制备方法。
背景技术
铝用炭阳极是电解槽的重要组成部分，被称为电解槽的“心脏”。铝用炭素阳极是由骨料焦粒、粉料和沥青共同构成的，其中骨料焦粒为煅后石油焦颗粒，小部分还使用少量的残极颗粒，粉料为煅后石油焦粉，将粉料和沥青在焙烧过程中形成粘结基质，将骨料连接在一起，从而形成铝用炭素阳极。
煅后石油焦作为铝用炭阳极生产的主要原料，其性质的优劣对阳极质量影响很大。但是随着原油进口对外依存比重越来越大及炼油中浆态床工艺的进一步应用，石油焦粉焦化趋势严重、害硫含量不断升高、有杂质元素不断升高、内在结构进一步劣化，导致优质石油焦的供应量下降，炭素阳极质量随之劣化。此外，随着石油能源的逐渐减少，石油焦供应也越来越紧张。
而随着电解铝产量增加，铝电解废阴极的产量也随之增加，但是废阴极作为一种危险废物，其资源化再利用不仅可以减少对环境的污染,还可以节约资源，因此如何利用铝电解废阴极用来制备炭素阳极，对解决炭素阳极用原料差、炭素阳极质量差、优质原料不足问题具有重要意义。
发明内容
本申请提供了种预焙阳极的制备方法，以解决现有技术中难以使用铝电解废阴极制备炭素阳极并解决炭素阳极用原料差、炭素阳极质量差、优质原料不足的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种预焙阳极的制备方法，所述制备方法包括：
破碎煅后石油焦，得到骨料；
对所述骨料进行研磨，后加入石墨化废阴极粉，得到粉料；
混合所述骨料和所述粉料，得到干料；
向所述干料中加入沥青，并进行焙烧，得到预焙阳极；
其中，所述石墨化废阴极粉和所述干料的质量之比为0.05～0.2；
所述粉料包括石墨化废阴极粉和煅后石油焦粉。
可选的，所述粉料的粒径≤0.3mm。
可选的，所述石墨化废阴极粉的粒径≤0.3mm。
可选的，所述粉料中煅后石油焦的粒径≤0.3mm。
可选的，所述石墨化废阴极粉和所述煅后石油焦粉的粒径分布一致。
可选的，所述煅后石油焦粉和所述煅后石油焦的质量之比为0.25～0.45。
可选的，所述骨料的粒径为0.3mm～12mm。
可选的，所述骨料包括至少三种不同粒径的煅后石油焦颗粒，不同粒径的所述煅后石油焦颗粒和所述煅后石油焦的质量之比为0.55～0.75。
可选的，所述煅后石油焦颗粒包括粗焦粒、中焦粒和细焦粒，所述粗焦粒、所述中焦粒、所述细焦粒、所述煅后石油焦粉和所述石墨化废阴极粉的质量之比为17:27:18:5～35:5～30。
可选的，所述细焦粒的粒径为0.3mm～3mm，所述中焦粒的粒径为3mm～6mm，所述粗焦粒的粒径为6mm～12mm。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的一种预焙阳极的制备方法，通过先破碎煅后石油焦形成骨料，再对部分骨料研磨成粉，并在研磨成分粉料中加入石墨化废阴极粉，从而形成粉料，最后再将骨料、粉料和沥青进行焙烧得到预焙阳极，利用石墨化废阴极粉替代部分煅后石油焦，同时控制石墨化废阴极粉和粉料的质量之比，利用石墨化废阴极粉的高导电性降低预焙烧阳极的电阻率，提高炭素阳极的质量，同时实现铝电解废阴极的再利用，缓解炭素阳极的优质原料不足的问题。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
如图1所示，本申请实施例提供一种预焙阳极的制备方法，所述制备方法包括：
S1.破碎煅后石油焦，得到骨料；
S2.对所述骨料进行研磨，后加入石墨化废阴极，得到粉料；
S3.混合所述骨料和所述粉料，得到干料；
S4.向所述干料中加入沥青，并进行焙烧，得到预焙阳极；
其中，所述石墨化废阴极粉和所述干料的质量之比为0.05～0.2；
所述粉料包括石墨化废阴极粉和煅后石油焦粉。
本申请实施例中，控制石墨化废阴极粉在粉料中的占比，由于石墨化废阴极粉的导电率较高但硬度较低，因此在粉料中采用石墨化废阴极粉替代部分煅后石油焦粉，可以利用石墨化废阴极粉的高导电性降低预焙烧阳极的电阻率，提高炭素阳极的质量，而该炭素阳极在铝电解槽上使用可以提高电流效率，降低阳极消耗，保证电解槽的稳定运行，提高铝电解技术经济指标，同时可促进铝电解废阴极的再利用。
而石墨化废阴极粉是基于CN202110452348.4-铝电解废阴极处理装置及方法所产生的，通过该方法处置后的废阴极各项指标符合预焙阳极原料的要求，是预焙阳极的理想原料。
在一些可选的实施方式中，所述粉料的粒径≤0.3mm。
本申请实施例中，控制粉料的具体粒径大小，可以保证粉料、骨料和沥青之间混合完全，同时粉料中的石墨化废阴极粉可以均匀的分布在炭素阳极中，可以进一步降低焙烧阳极的电阻率，提高炭素阳极的质量。
在一些可选的实施方式中，所述石墨化废阴极粉的粒径≤0.3mm。
本申请实施例中，控制石墨化废阴极粉的具体粒径，可以使得石墨化废阴极粉均匀的分散到炭素阳极中，从而有效的降低焙烧阳极的电阻率，提高炭素阳极的质量，同时可以实现铝电解废阴极的再利用，缓解炭素阳极的优质原料不足的问题。
在一些可选的实施方式中，所述粉料中煅后石油焦的粒径≤0.3mm。
本申请实施例中，控制粉料中煅后石油焦的具体粒径，可以使得含有石墨化废阴极粉的粉料同骨料混合均匀，从而有效的降低焙烧阳极的电阻率，提高炭素阳极的质量。
在一些可选的实施方式中，所述石墨化废阴极粉和所述煅后石油焦粉的粒径分布一致。
本申请实施例中，控制石墨化废阴极粉和煅后石油焦粉的粒径分布一致，可以使得粉料和骨料混合均匀，从而有效的降低焙烧阳极的电阻率，提高炭素阳极的质量。
在一些可选的实施方式中，所述煅后石油焦粉和所述煅后石油焦的质量之比为0.25～0.45。
本申请实施例中，控制煅后石油焦粉占煅后石油焦的质量之比，可以使得粉料中有足够多的煅后石油焦粉，避免粉料因含有大量的石墨化废阴极粉而造成炭素阳极的质量降低，因此可以在降低炭素阳极的电阻率的同时提高炭素阳极的质量。
在一些可选的实施方式中，所述骨料的粒径为0.3mm～12mm。
本申请实施例中，控制骨料的具体粒径，可以使得骨料和粉料混合均匀，从而有效的降低焙烧阳极的电阻率，提高炭素阳极的质量。
在一些可选的实施方式中，所述骨料包括至少三种不同粒径的煅后石油焦颗粒，不同粒径的所述煅后石油焦颗粒和所述煅后石油焦的质量之比为0.55～0.75。
本申请实施例中，控制煅后石油焦颗粒占煅后石油焦的质量之比，可以使得骨料和粉料中的煅后石油焦占比分布均匀，从而可以使得骨料和粉料之间混合均匀，有效的降低焙烧阳极的电阻率，提高炭素阳极的质量。
在一些可选的实施方式中，所述煅后石油焦颗粒包括粗焦粒、中焦粒和细焦粒，所述粗焦粒、所述中焦粒、所述细焦粒、所述煅后石油焦粉和所述石墨化废阴极粉的质量之比为17:27:18:5～35:5～30。
本申请实施例中，控制粗焦粒、中焦粒、细焦粒和煅后石油焦粉的煅后石油焦颗粒粒径，可以将不同粒径的煅后石油焦颗粒之间混合均匀，有效的降低焙烧阳极的电阻率，提高炭素阳极的质量。
在一些可选的实施方式中，所述细焦粒的粒径为0.3mm～3mm，所述中焦粒的粒径为3mm～6mm，所述粗焦粒的粒径为6mm～12mm。
本申请实施例中，控制煅后石油焦的细焦粒、中焦粒和粗焦粒的具体粒径，可以将不同粒径的煅后石油焦颗粒之间混合均匀，有效的降低焙烧阳极的电阻率，提高炭素阳极的质量。
下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
实施例1
采用煅后石油焦和石墨化废阴极粉进行阳极制备，其中，煅后石油焦灰分为0.38％、真密度为2.09g/cm3、电阻率为438μΩ·m，石墨化废阴极灰分为0.5％、真密度为2.17g/cm3、电阻率为111.6μΩ·m。将煅后石油焦破碎制成粗焦粒、中焦粒、细焦粒和煅后石油焦粉，将石墨化废阴极磨粉制成粉料，按照粗焦粒：中焦粒：细焦粒：煅后石油焦粉：石墨化废阴极粉＝17:27:18:33:5的配比进行阳极制备。所制备的炭素阳极电阻率为83.9μΩ·m，较不添加石墨化废阴极制备的阳极低3.1μΩ·m。
实施例2
将实施例2和实施例1进行对比，实施例2和实施例1的区别在于：
采用煅后石油焦和石墨化废阴极粉进行阳极制备，其中，煅后石油焦灰分为0.38％、真密度为2.09g/cm3、电阻率为438μΩ·m，石墨化废阴极灰分为0.5％、真密度为2.17g/cm3、电阻率为111.6μΩ·m。将煅后石油焦破碎制成粗焦粒、中焦粒、细焦粒和煅后石油焦粉，将石墨化废阴极磨粉制成粉料，按照粗焦粒：中焦粒：细焦粒：煅后石油焦粉：石墨化废阴极粉＝17:27:18:28:10的配比进行阳极制备。所制备的炭素阳极电阻率为76.7μΩ·m，较不添加石墨化废阴极制备的阳极低10.1μΩ·m。
实施例3
将实施例3和实施例1进行对比，实施例3和实施例1的区别在于：
采用煅后石油焦和石墨化废阴极粉进行阳极制备，其中，煅后石油焦灰分为0.38％、真密度为2.09g/cm3、电阻率为438μΩ·m，石墨化废阴极灰分为0.5％、真密度为2.17g/cm3、电阻率为111.6μΩ·m。将煅后石油焦破碎制成粗焦粒、中焦粒、细焦粒和煅后石油焦粉，将石墨化废阴极磨粉制成粉料，按照粗焦粒：中焦粒：细焦粒：煅后石油焦粉：石墨化废阴极粉＝17:27:18:23:15的配比进行阳极制备。所制备的炭素阳极电阻率为75.6μΩ·m，较不添加石墨化废阴极制备的阳极低11.2μΩ·m。
实施例4
将实施例4和实施例1进行对比，实施例4和实施例1的区别在于：
采用煅后石油焦和石墨化废阴极粉进行阳极制备，其中，煅后石油焦灰分为0.38％、真密度为2.09g/cm3、电阻率为438μΩ·m，石墨化废阴极灰分为0.5％、真密度为2.17g/cm3、电阻率为111.6μΩ·m。将煅后石油焦破碎制成粗焦粒、中焦粒、细焦粒和煅后石油焦粉，将石墨化废阴极磨粉制成粉料，按照粗焦粒：中焦粒：细焦粒：煅后石油焦粉：石墨化废阴极粉＝17:27:18:18:20的配比进行阳极制备。所制备的炭素阳极电阻率为74.3μΩ·m，较不添加石墨化废阴极制备的阳极低12.5μΩ·m。
实施例5
将实施例5和实施例1进行对比，实施例5和实施例1的区别在于：
采用煅后石油焦和石墨化废阴极粉进行阳极制备，其中，煅后石油焦灰分为0.38％、真密度为2.09g/cm3、电阻率为438μΩ·m，石墨化废阴极灰分为0.5％、真密度为2.17g/cm3、电阻率为111.6μΩ·m。将煅后石油焦破碎制成粗焦粒、中焦粒、细焦粒和煅后石油焦粉，将石墨化废阴极磨粉制成粉料，按照粗焦粒：中焦粒：细焦粒：煅后石油焦粉：石墨化废阴极粉＝17:27:18:8:30的配比进行阳极制备。所制备的炭素阳极电阻率为61.4μΩ·m，较不添加石墨化废阴极制备的阳极低25.4μΩ·m。
综上所述，本申请实施例提供了一种预焙阳极的制备方法，通过使用石墨化废阴极粉料代替部分煅后石油焦粉料，可有效降低预焙烧阳极的电阻率，在铝电解槽上使用可以提高电流效率，降低阳极消耗，保证电解槽的稳定运行，提高铝电解技术经济指标，同时可促进铝电解废阴极的再利用。
本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。
在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种预焙阳极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
破碎煅后石油焦，得到骨料；
对所述骨料进行研磨，后加入石墨化废阴极粉，得到粉料；
混合所述骨料和所述粉料，得到干料；
向所述干料中加入沥青，并进行焙烧，得到预焙阳极；其中，所述石墨化废阴极粉和所述干料的质量之比为0.05～0.2；
所述粉料包括石墨化废阴极粉和煅后石油焦粉。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粉料的粒径≤0.3mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化废阴极粉的粒径≤0.3mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粉料中煅后石油焦的粒径≤0.3mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化废阴极粉和所述煅后石油焦粉的粒径分布一致。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅后石油焦粉和所述煅后石油焦的质量之比为0.25～0.45。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述骨料的粒径为0.3mm～12mm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述骨料包括至少三种不同粒径的煅后石油焦颗粒，不同粒径的所述煅后石油焦颗粒和所述煅后石油焦的质量之比为0.55～0.75。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述煅后石油焦颗粒包括粗焦粒、中焦粒和细焦粒，所述粗焦粒、所述中焦粒、所述细焦粒、所述煅后石油焦粉和所述石墨化废阴极粉的质量之比为17:27:18:5～35:5～30。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述所述细焦粒的粒径为0.3mm～3mm，所述中焦粒的粒径为3mm～6mm，所述粗焦粒的粒径为6mm～12mm。
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